Стенд для виброакустических испытаний моделей систем виброизоляции судовых энергетических установок машинного отделения судна

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано для испытаний систем виброизоляций. Стенд содержит основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m₂ и c₂, в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке. На переборке установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов. При этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируется индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента. На основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации, при этом для настройки работы стенда используются частотомер и фазометр. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей испытаний объектов. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к испытательному оборудованию.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является вибростенд по патенту РФ №91540, B06B 1/00 от 07.12.2009 г., содержащий основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m₂ и c₂, а в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке (прототип).

Недостатком прототипа являются сравнительно невысокие возможности испытаний многомассовых систем и сравнительно невысокая точность для исследования систем, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями объекта водного транспорта, т.е. для моделей двухмассовых систем виброизоляции типа «переборка судна на его корпусе» не представляется возможность определения характеристик виброизоляции, а также характеристик логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, а также характеристик звукопоглощающих облицовок для машинного отделения судна.

Технически достижимый результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов водного транспорта, в частности моделей двухмассовых систем виброизоляции типа «переборка судна на его корпусе» для машинного отделения судна, а также определения характеристик звукопоглощающих облицовок для машинного отделения судна.

Это достигается тем, что в стенде для виброакустических испытаний моделей систем виброизоляции судовых энергетических установок машинного отделения судна, содержащем основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m₂ и c₂, в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке, а на переборке установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов, при этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируется индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента, причем на основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации, при этом для настройки работы стенда используются частотомер и фазометр.

На фиг. 1 представлена схема вибростенда, на фиг. 2 - общий вид стенда для виброакустических испытаний, на фиг. 3 - математическая модель двухмассовой системы виброизоляции «переборка судна на его корпусе», на фиг. 4 - характеристики логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, на фиг. 5 - схема стенда для испытаний шумопоглощающих элементов, на фиг. 6 - схема шумопоглощающей облицовки; на фиг. 7 - характеристики звукопоглощающих облицовок: 1 - плита «Акмигран»; 2 - то же, с воздушным промежутком 200 мм; 3 - маты супертонкого базальтового волокна толщиной 50 мм.

Стенд для виброакустических испытаний моделей систем виброизоляции судовых энергетических установок машинного отделения судна содержит основание (каркас) 11, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов 2 закреплена переборка 1, представляющая собой одномассовую колебательную систему массой и жесткостью соответственно m₂ и c₂. В качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор 3, расположенный на переборке 1. На переборке 1 установлена стойка 6 для испытания собственных частот упругих элементов 7, 8, 9 рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов. При этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируется индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента 7, 8, 9.

Возможен вариант цифрового датчика перемещений с передачей данных на компьютер (не показано).

На переборке 1 закреплен датчик виброускорений 4, а на основании 1 - датчик виброускорений 5, сигналы от которых поступают на усилитель 12, затем осциллограф 13, магнитограф 16 и компьютер 17 для обработки полученной информации. Для настройки работы стенда используются частотомер 14 и фазометр 15.

Стенд для виброакустических испытаний моделей систем виброизоляции судовых энергетических установок машинного отделения судна работает следующим образом.

Сначала включают эксцентриковый вибратор 3, который установлен на переборке 1, которая расположена на виброизоляторах 2, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) системы «переборка судна на его корпусе» с помощью датчиков виброускорений 4 и 5. Сигналы с датчиков виброускорений 4 и 5 поступают на усилитель 12, затем осциллограф 13, магнитограф 16 и компьютер 17 для обработки полученной информации. Для настройки работы стенда используются частотомер 14 и фазометр 15.

Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем по формуле (см. фиг. 3 и формулу):

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов виброизоляторов и масса основания, c₂ и m₂ - соответственно жесткость и масса переборки, h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы.

Уровень звуковой мощности L_p определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на измерительной поверхности S, м², за которую обычно принимают площадь полусферы (фиг. 4), т.е.

где S=2πr²;

r - расстояние от центра источника до точек измерений;

S₀=1 м².

Таким же образом определяется корректированный уровень звуковой мощности L_pA:

где L_Aср - средний уровень звука на измерительной поверхности.

Величины снижения уровней звукового давления могут быть определены только в зоне отраженного звукового поля (когда r_min≥r_пр):

где B - постоянная каюты судна до его акустической обработки, м²;

B₁ - постоянная помещения после его акустической обработки, м², которая определяется по формуле:

где A₁=α(S_общ-S_обл) - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями, не занятыми звукопоглощающей облицовкой; α=B/(B+S_общ) - средний коэффициент звукопоглощения в помещении до его акустической обработки; α₁ - средний коэффициент звукопоглощения акустически обработанного помещения, определяемый соотношением:

ΔA - величина суммарного добавочного поглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки или штучными звукопоглотителями, определяемого по формуле:

где α_обл - реверберационный коэффициент звукопоглощения конструкции облицовки;

S_обл - площадь этой конструкции, м²;

A_шт - эквивалентная площадь звукопоглощения одного штучного поглотителя, м²;

n - количество штучных звукопоглотителей в помещении.

Величина снижения уровня звукового давления ΔL зависит от соотношения между прямым звуком, приходящим непосредственно от источника шума, и звуком отраженным и рассчитывается по формуле:

где L - уровень звукового давления в расчетной точке до акустической обработки помещения, дБ;

L_обл - уровень звукового давления в расчетной точке после акустической обработки помещения, дБ.

Возможен вариант, когда на переборке 1 устанавливается ударное устройство с пьезоэлектрическим динамометром (не показано), которое при ударе по переборке 1 имитирует импульсное или случайное возбуждение, при этом частотные характеристики получаются с помощью спектрального анализа сложных сигналов, основу которых составляет быстрое преобразование Фурье, например с помощью двухканального анализатора (не показан), выполняющего быстрое преобразование Фурье и измеряющего сигналы возбуждения от ударного устройства, а также реакции сигналов на переборке 1, затем определяются частотные характеристики виброизоляторов 2, закрепленных между переборкой 1 и основанием (каркасом) 11 судовых энергетических установок машинного отделения судна.

1. Стенд для виброакустических испытаний моделей систем виброизоляции судовых энергетических установок машинного отделения судна, содержащий основание, на котором посредством по крайней мере трех виброизоляторов закреплена переборка, а в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке, отличающийся тем, что на переборке дополнительно установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытываемых элементов, при этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируется индикатором перемещений, по показаниям которого определяется резонансная частота, соответствующая параметрам каждого упругого элемента, причем на основании и переборке закреплены датчики виброускорений, сигналы от которых поступают на усилитель, затем осциллограф, магнитограф и компьютер для обработки полученной информации, при этом для настройки работы стенда используются частотомер и фазометр.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при расшифровке которых определяют собственные частоты систем виброизоляции и логарифмический декремент затухания колебаний по формуле:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов виброизоляторов и масса основания, c₂ и m₂ - соответственно жесткость и масса переборки, h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на переборке устанавливается ударное устройство с пьезоэлектрическим динамометром, которое при ударе по переборке имитирует импульсное или случайное возбуждение, при этом частотные характеристики получаются с помощью спектрального анализа сложных сигналов, основу которых составляет быстрое преобразование Фурье, например с помощью двухканального анализатора, выполняющего быстрое преобразование Фурье и измеряющего сигналы возбуждения от ударного устройства, а также реакции сигналов на переборке, а затем определяются частотные характеристики виброизоляторов, закрепленных между переборкой и основанием судовых энергетических установок машинного отделения судна.